Co je substrátová koncentrace?

V biochemických reakcích je substrát látka, na kterou enzym působí. Taková reakce obecně mění molekuly substrátu na jinou látku. Termín "koncentrace substrátu" se používá k popisu počtu molekul substrátu v roztoku. Je to jeden z faktorů, který ovlivňuje rychlost reakcí a může pro ně být omezujícím faktorem.

Enzymy jsou vysoce specifické, což znamená, že obvykle působí pouze na jeden substrát. Během reakce řízené enzymem se enzym kombinuje se substrátem v aktivním místě. K tomu má enzym velmi specializovaný tvar, který se přesně hodí k substrátu. Když se enzym připojí k substrátu, vytvoří se komplex enzym-substrát. Po dokončení reakce a vytvoření produktů se uvolní z enzymu, který může nyní katalyzovat další reakci.

To, zda dojde k reakci, závisí na tom, zda se molekula substrátu bude srážet a kombinovat s požadovaným enzymem. Koncentrace substrátu, koncentrace enzymu, teplota a pH jsou faktory, které ovlivňují rychlost enzymově řízených reakcí. Faktor, který je na nejnižší úrovni, se stává limitujícím faktorem reakce.

Koncentrace substrátu je počet molekul substrátu nalezených v konkrétním roztoku, zatímco koncentrace enzymu je počet enzymů. Jeden enzym může současně působit pouze na jednu substrátovou molekulu, takže zvýšení enzymů znamená, že více substrátových molekul lze převést na produkty reakce. Také s více přítomnými molekulami existuje větší šance na kolizi substrátu a enzymů. Se zvyšujícím se počtem enzymů se nyní limitujícím faktorem stává koncentrace substrátu.

Pokud je v roztoku více enzymů než substrátových molekul, přidání více substrátu nebo zvýšení koncentrace substrátu zpočátku zvýší rychlost reakce. Jak reakce pokračuje, molekuly substrátu se spotřebují, když se přeměňují na produkty reakce. To znamená, že koncentrace substrátu v průběhu času klesá a opět se stává limitujícím faktorem rychlosti reakce. Koncentrace substrátu může být zvýšena až do okamžiku, kdy jsou použity všechny enzymy, což bude maximální rychlost reakce pro tuto koncentraci enzymů.

Změny teploty a pH mohou také ovlivnit rychlost reakce, i když je použita maximální koncentrace substrátu a koncentrace enzymu. Zvýšená teplota zvyšuje rychlost reakce, zatímco snížená teplota snižuje rychlost. Důvodem je skutečnost, že molekuly mají více energie a častěji se kombinují. Teplota může být zvýšena pouze do určitého bodu nebo způsobí rozklad enzymů, stejně jako změny pH. Enzymy mají optimální teplotu a pH, při kterých budou pracovat a budou poskytovat nejvyšší rychlost reakce.